Что означает прямая и обратная полярность при сварке

Обновлено: 18.05.2024

Для монтажа металлоизделий, ремонтных работ чаще применяют сварку постоянным током. Используя выпрямители, инверторы, можно менять полярность при сварке, регулировать зону максимального нагрева дуги. О нюансах прямого и обратного подключения полюсов стоит рассказать подробно: как подключают полюса, в каких случаях минус выводят на электрод, в чем особенность шва при прямой и обратной полярности.

Отличия в подключении

Все, кто пользовался аппаратами для электродуговой сварки, понимает, что речь пойдет о распределении полюсов между держателем и заготовкой. Полярность при сварке бывает двух типов:

Прямая, когда электроны движутся к заготовке (минус на электроде). Дуга получается компактной, плотной.
Обратная, когда к держателю подключают плюс. Формируется рассеянная область контакта дуги с металлом.

Основное отличие сварки прямой и обратной полярности – локализация точки максимального разогрева. При прямой сильнее нагревается металл, при обратной – расходник. Способ подключения полюсов зависит от толщины и физических свойств металла.

Особенности прямой полярности при сварке

Сначала несколько слов об области применения прямой полярности при сварке. Она обширна, используется:

При монтаже стального проката из углеродистых, низколегированных, специальных сталей плавящимися электродами.
Когда сварка производится вольфрамовым неплавящимся электродом с использованием наплавочной проволоки. Тугоплавкий стержень нужен при стыковых соединениях тонких деталей, цветных металлов, его используют, работая с текучими сплавами.
Для раскроя заготовок сварочным оборудованием.

Преимущества тока стандартного подключения клемм:

образуется узкий шовный валик;
за счет высокой плотности плазмы заготовка проваривается глубоко;
выпускается большой ассортимент наплавочных электродов с различными видами покрытий;
поддерживается стабильная дуга.

Недостатки прямого подключения:

металл сильно разбрызгивается (плотный поток плазмы с силой ударяет по ванне расплава);
велик риск прожога тонких деталей;
возникают остаточные напряжения в зоне термического влияния.

Итак, при прямом подключении кабель от плюсовой клеммы присоединяется к заготовке, а от минусового гнезда выводится на держатель электрода.

Особенности обратной полярности при сварке

Сварщики-самоучки иногда непроизвольно меняют полярность тока, если невнимательно обращаются с аппаратом. Варить металл в таких случаях приходится долго, шов получается широкий, расходники быстро сгорают. Причина в том, что точка максимального разогрева дуги фокусируется на кончике электрода. При сварке обратной полярностью скорость расплавления в полтора раза ниже.

Обратную полярность при сварке используют, когда нужно аккуратно проварить металл, без прожогов. Смена полюсов нужна:

при работе с тонкими стальными заготовками;
цветными металлами;
нержавеющими высоколегированными сталями;
при флюсовой сварке;
для ионизации защитного газа, образующегося над рабочей зоной.

Что важно учитывать:

При смене полюсов шовный валик не такой глубокий, металл растекается по поверхности.
Толстые заготовки при обратном подключении приходится обваривать со всех сторон для прочности соединения.
Электроды нужны специальные, которые выдержат перегрев.
Нужно поддерживать короткую дугу, следить, чтобы не было подрезов на деталях.
Перемещение дуги ограничено размерами сварного шва.

Несколько советов для новичков:

устанавливают высокое напряжение, на низком дуга скачет и прерывается;
нельзя использовать электроды, чувствительные к перегреву;
температуру разогрева заготовки регулируют напряжением;
тонкие края лучше варить прерывистым швом;
силу тока, рабочие циклы лучше настраивать вручную экспериментальным путем.

Уточняю, для обратного подключения на держатель выводится плюс, на свариваемые детали – минус.

Род тока

Особенность сварки на переменном токе в том, что при прохождении синусоиды через ноль дуга потухает, а затем снова разгорается. Человеческий глаз на высокой частоте тока этого не улавливает. Сразу напрашивается вывод: род тока влияет на стабильность дуги. Не случайно для сварки используют переменный ток высокой частоты.

Когда аппарат выдает постоянный ток, увеличиваются возможности сварки, можно менять направление движения потока электронов, влиять на плотность электрической дуги. От рода и полярности тока в конечном итоге зависит прочность образуемых соединений.

Уточняю: полярность меняется только при работе с постоянным током.

У генераторов переменного тока провода можно подключать в любой последовательности, на процесс сварки это не влияет.

При выборе электродов важно учитывать род тока. Покупая расходники, нужно внимательно изучать инструкцию, там всегда даются необходимые указания. Электроды бывают для постоянного или переменного тока и универсальные. Например, УОНИИ – для постоянного. Но удобней всего работать с универсальными стержнями, с ними меньше проблем. Подготовил необходимое количество, прогрел до указанной температуры, и за работу.

Выбор полярности

Первое, на что обращают внимание, тип электрода. Для тугоплавких, необходимых для розжига дуги, чаще нужна обратная полярность. Для работы с наплавочной проволокой выбирают только вольфрамовые стержни. Угольные не стойки к нагреву, становятся хрупкими, постоянно будут крошиться.

Второй важный критерий – толщина металла. Заготовки до 3 мм легко прожечь, лучше подключить к ним минус, чтобы анодное пятно сместилось вверх. Это правило верно для стального проката, легированных элементов, цветных сплавов, алюминия.

Главный закон при выборе полярности тока для сварки – за нагрев отвечает плюсовое гнездо. На аноде всегда выделяется больше тепла, чем на катоде. Разница огромная, при работе с тугоплавкими сталями с температурой плавления в пределах +3000°С доходит до 1000°С. То есть, если на катоде будет +3000°С, анод разогреется до +4000°С. К металлам, у которых от перегрева меняется зернистость, нарушается внутренняя структура, подключают минус.

Полярность актуальная при создании швов, работающих на изгиб, кручение. От глубины диффузного слоя напрямую зависит прочность соединения. Что необходимо помнить:

при прямой полярности шов уходит в глубину;
при обратной сосредоточен у поверхности, валик образуется высокий и широкий.

Зная основные правила выбора полярности, легче подбирать оптимальные сварочные режимы под различные виды заготовок. Можно добиться необходимой прочности соединения.

Полярность при работе полуавтоматом

Отличительная особенность полуавтоматических аппаратов – подача присадочной проволоки в автоматическом режиме, с фиксированной скоростью. Понятно, что в этом случае шовный валик получается аккуратным, ровненьким, ведь металл проплавляется равномерно. Для генерации тока используют инвертор – компактный преобразователь с электронной начинкой, дополнительными функциями, облегчающими процесс сварки.

Специфика автоматической сварки предусматривает несколько режимов работы оборудования:

на открытом воздухе с присадкой, образующей шлаковый слой;
с использованием проволоки, содержащей флюсы;
в среде защитного газа, покрывающего рабочую зону.

Подключение клемм зависит от вида режима. Прямая подходит для обычной порошковой проволоки. На обратную переходят:

применяя защитный газ, ионизированные молекулы отлично пропускают электроны, дуга быстро разгорается;
используя флюсовую присадку, тепло концентрируется на кончике наплавки, флюс выгорает полностью, формируется однородный диффузный слой.

Работая с современным сварочным оборудованием, при обратном подключении клемм можно скорректировать стабильность горения дуги.

Зная особенности работы на переменном токе, можно подобрать режим сварки под размер заготовок, тип металла. Постоянный ток дает большие возможности, меняя положение полюсов, сварщик контролирует положение высокотемпературной области дуги. Смещая положение анодного пятна, получают прочные соединения на любых заготовках.

Прямая и обратная полярность

Сварку металлов постоянным током можно проводить двумя режимами: с прямой полярностью и обратной. Прямая полярность при сварке – это когда к электроду подключается минус, к металлической заготовке плюс. При сварке током обратной полярности все наоборот, то есть, к стержню подключается плюс, к изделию минус.

Зачем все это нужно

При сварке постоянным током на кончике электрода образуется термическое пятно, которое обладает высокой температурой. В зависимости от того, какой полюс подключен к электроду, будет зависеть и температура на его кончике, а соответственно будет зависеть режим сварочного процесса. К примеру, если подключен к расходнику плюс, то на его конце образуется анодное пятно, температура которого равна 3900С. Если минус, то получается катодное пятно с температурой 3200С. Разница существенная.

При сварке током прямой полярности основная температурная нагрузка ложится на металлическую заготовку. То есть, она разогревается сильнее, что позволяет углубить корень сварочного шва.
При сварке током обратной полярности концентрация температуры происходит на кончике электрода. То есть, основной металл при этом нагревается меньше. Поэтому этот режим в основном используют при соединении заготовок с небольшой толщиной.

Необходимо добавить, что режим обратной полярности применяют также при стыковке высокоуглеродистых и легированных сталей, нержавейки. То есть, тех видов металлов, которые чувствительны к перегреву.

Внимание! Так как на анодном и катодном пятне температура разная, то от правильного подключения сварочного аппарата будет зависеть расход самого электрода. То есть, обратная полярность при сварке инвертором – это перерасход электродов.

В процессе сварки постоянным током необходимо добиться того, чтобы металл заготовок прогрелся хорошо, практически до состояния расплавленного. То есть, должна образоваться сварочная ванна. Именно прямая и обратная полярность режима сваривания влияет на качественное состояние ванны.

Если сила тока будут большой, а значит, и температура нагрева также будет высокой, то металл разогреется до такого состояния, что электрическая дуга будут просто его отталкивать. Ни о каком соединении здесь уже говорить не придется.
Если ток будут, наоборот, слишком мал, то металл не разогреется до необходимого состояния. И это тоже минус.

При прямой полярности внутри ванны будет создана среда, которой легко руководить электродом. Она растекается, поэтому одно движение стержня создает направленность сварного шва. При этом легко контролируется глубина сваривания.

Кстати, скорость движения электрода напрямую влияет на качество конечного результата. Чем скорость выше, тем меньше тепла поступает в зону сварки, тем меньше прогревается основной металл заготовок. Уменьшая скорость, увеличивается температура внутри сварочной ванны. То есть, металл хорошо прогревается. Поэтому опытные сварщики выставляют на инверторе ток больше необходимого. А вот качество сварного шва контролируют именно скоростью перемещения электрода.

Что касается самих электродов, то выбор полярности обусловлен материалом, из которого он изготовлен, или видом обмазки. К примеру, использование обратной полярности при сварке постоянным током, в которой применяется угольный электрод, приводит к быстрому расходу сварных стержней. Потому что при высоких температурах угольный электрод начинает разрушаться. Поэтому этот вид используется только при режиме прямой полярности. Чистый металлический стержень без покрытия, наоборот, хорошо заполняет сварочный шов при обратной полярности.

Глубина и ширина сварочного шва также зависит от используемого режима. Чем выше ток, тем происходит увеличение провара. То есть, увеличивается глубина сварного шва. Все дело в погонной энергии на дуге. По сути, это количество тепловой энергии, проходящей через единицу длины сварочного шва. Но увеличивать ток до бесконечности нельзя, даже в независимости от толщины свариваемых металлических заготовок. Потому что тепловая энергия создает давление на расплавленный металл, что вызывает его вытеснение. Конечный результат такой электросварки при повышенном токе – прожог сварочной ванны. Если говорить о влиянии прямой и обратной полярности при сварке инвертором, то большую глубину проплавки может обеспечить режим обратной полярности.

Некоторые особенности сваривания при прямой полярности

Что такое прямая полярность определено. Указаны некоторые качества сварных швов при проведении процесса соединения в режиме прямой полярности. Но остались некоторые тонкие моменты.

В сварочную ванну металл от электродов или присадочных материалов переносится большими каплями. Это, во-первых, большой разбрызг металла. Во-вторых, увеличение коэффициента проплавления.
При таком режиме электрическая дуга нестабильна.
С одной стороны снижение глубины провара, с противоположной снижение внедрения углерода в массу металла заготовки.
Правильный нагрев металла.
Меньший нагрев стержня электрода или присадочной проволоки, что позволяет сварщику использовать токи с более высоким значением.
При некоторых сварочных материалах наблюдается увеличение коэффициента наплавки. К примеру, при использовании плавящихся электродов в инертных и некоторых активных газах. Или при применении присадочных материалов, которые наносятся под флюсами некоторых типов, например, марки ОСЦ-45.
Кстати, прямая полярность влияет и на состав материала, оказавшегося в шве между двумя металлическими заготовками. Обычно в металле практически отсутствует углерод, но зато в большом количестве присутствует кремний и марганец.

Особенности сварки током обратной полярности

Сваривание тонких заготовок – процесс с повышенной трудностью, потому что постоянно присутствует опасность появления прожогов. Поэтому их соединяют режимом обратной полярности. Но есть и другие методы, чтобы снизить опасность.

Снизить потенциал тока, чтобы уменьшить температуру на заготовке.
Сварку лучше проводить прерывистым швом. К примеру, сделать небольшой участок в начале, затем переместиться в центр, после начать стыковку с противоположной стороны, далее начать варить промежуточные участки. В общем, схему можно менять. Таким способом можно избежать коробления металла, особенно если длина стыка больше 20 см. Чем больше сваренных отрезков, чем короче каждый участок, тем меньше процент коробления металла.
Очень тонкие металлические заготовки сваривают с периодическим прерыванием электрической дуги. То есть, электрод выдергивается из зоны сварки, затем тут же быстро снова поджигается, и процесс продолжается.
Если проводится сварка внахлест, то две заготовки должны быть герметично прижиматься друг к другу. Небольшой воздушный зазор приводит к прожогу верхней детали. Для создания плотного прилегания нужно использовать струбцины или любой груз.
При стыковочном соединении заготовок лучше минимизировать зазор межу деталями, а идеально, чтобы зазора не было бы вообще.
Для сварки очень тонких заготовок с неровными кромками под стык необходимо уложить материал, который бы хорошо забирал на себя тепло процесса. Обычно для этого используют медную пластину. Можно и стальную. В данном случае, чем больше толщина вспомогательного слоя, тем лучше.
Можно провести отбортовку кромок свариваемых изделий. Угол отбортовки – 180°.

Специалисты же рекомендуют, перед тем как начать сварку тонких заготовок обратной полярностью, лучше немного потренироваться на дефектном листе металла. Лучше потратите время на тренировку, чем латать дыры от прожога.

Ставим точку в вопросах прямой и обратной полярности в сварке

Чтобы варить качественно, нужно знать многие тонкости сварки постоянным током. Одна из них, это обратная полярность, когда к электроду подсоединён плюс инвертора, а не минус.

Многие почему-то забывают о том, что ток течёт от плюса к минусу. Да, здесь есть множество противоречий, но следует знать, что ток может перетекать сразу в двух направлениях.

При отрицательном заряде ток течёт от минуса к плюсу, а при положительном заряде, наоборот, от плюса к минусу. Что касается ручной дуговой сварки инвертором, то при подключении электрододержателя к плюсу аппарата, мы получим обратную полярность.

Ставим точку в вопросе прямой и обратной полярности в сварке

Поэтому если вы постоянно путаете, где обратная, а где прямая полярность при сварке инвертором, просто запомните, что ток течёт от плюса к минусу. Таким образом, подсоединив к держаку плюс, сварка будет сильнее разогревать электрод, а не свариваемый металл.

Ну и наоборот, если к электроду подвести минус, а к металлу плюс от инвертора, то мы получим прямую полярность. В таком случае метал, будет нагреваться сильнее, и мы сможем больше углубить корневой шов. На самом деле все очень просто, от плюса к минусу.

Когда нужна обратная, а когда нужна прямая полярность

И здесь, как оказывается всё достаточно просто. Выше я уже упоминал о том, какое значение имеет направление движения тока. Если к электроду подсоединён плюс от инвертора, то мы меньше нагреваем металл. Следовательно, не будет прожогов: в металле не образуются дыры от сварки.

Соответственно использовать обратную полярность инвертора целесообразно в том случае, когда нужно варить тонкий металл, почти что жестянку. Также обратную полярность удобно использовать при сварке тех металлов, которые нельзя сильно перегревать, например, нержавейку.

На обратной полярности происходит большее расплавление присадочного материала, то есть электрода. В таком случае удобно варить тонкий металл прихватками — небольшими точками расплавленного металла.

Ну и практически наоборот получается при использовании прямой полярности в сварке. Когда минус подключён к электрододержателю, а плюс к заготовке, то металл прогревается гораздо сильнее. Вследствие этого он плавится лучше, что дает возможность углублять и проваривать сварное соединение.

Итак, подведём итоги. Больше никакой путаницы, и никаких разногласий. Ток течёт от плюса к минусу, поэтому подключая плюс к электроду или металлу, мы тем самым больше разогреваем металл или же электрод. В случае с подключением к электроду плюса, это обратная полярность. При подключении к электроду минуса, получаем прямую полярность.

Подписывайте на мой канал в Дзен. Оставляйте свои комментарии к статье ниже, делитесь советами и не забывайте благодарить лайком автора.

Когда выбирать прямую, а когда обратную полярность

Правильное осуществление работ по сварке во многом зависит от грамотной настройки оборудования. Она включает в себя не только выбор силы тока, но и установку нужной полярности.

Заводская настройка, которой привыкли варить многие не подходит для выполнения большинства сварочных работ. Речь идёт про сварку в домашних условиях, когда приходится варить тонкостенные заготовки, которые быстро прожигаются электродом на 3 мм.

А ведь всего одна маленькая хитрость, позволит не прожигать металл, а легко сваривать его. Для этих целей понадобится лишь выставить правильную полярность при сварке.

Как влияет полярность на сварку

Полярность подразумевает собой «перекидывание» клемм сварочного аппарата, чтобы увеличивать или уменьшать ввод тепла. Работает полярность только при сварке постоянным током, поскольку в данном случае у аппарата для сварки есть плюсовой и минусовой вывода.

Существует несколько режимов полярности, которые следует настраивать каждый раз перед сваркой:

Прямая полярность — в таком случае к электроду подводится минус от аппарата, а к металлу — плюс. Прямую полярность необходимо выбирать только тогда, когда требуется большое прогревание металла. Также сварка на прямой полярности дает возможность работать с такими «капризными» металлами, как чугун, алюминий и его сплавы.
Обратная полярность — применяется при работе с легкоплавкими металлами и тонкостенными заготовками. Для подключения обратной полярности к электроду подводится плюс, а к заготовке, соответственно минус.

Всё дело в том, что там, где плюс, там и температура больше. Если плюс на металле, то провар больше, если на электроде, то анодное пятно образуется на его конце. Анодное пятно обладает гораздо большей температурой, чем катодное.

Рассмотрим основные варианты сварки на прямой и обратной полярности исходя из нескольких факторов:

Толщина металла — здесь всё просто, толстый и тугоплавкий металл варят на прямой полярности, а тонкий и легкоплавкий металл, только на обратной.
Тип свариваемого металла — металлы, которые легко перегреть, например, нержавеющую сталь, проще сваривать на обратной полярности. Такой металл, как алюминий, у которого присутствует оксидная пленка на поверхности, лучше всего варить на прямой полярности.
Тип сварочных электродов — есть электроды, на пачке которых производитель указывает, какую конкретно полярность необходимо соблюдать при сварке. Чаще всего это обратная полярность, например, электроды УОНИ.

Однако есть и такие электроды, например, угольные, для сварки которыми обратная полярность совсем не подходит. Если варить угольными электродами на обратной полярности, то легко перегреть флюс и электроды станут совсем непригодными для сварки.

Читайте также: